JP5458271B2 - Dye-sensitized solar cell and method for producing the same - Google Patents
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Description
本発明は、色素増感太陽電池およびその製造方法に関する。 The present invention relates to a dye-sensitized solar cell and a method for producing the same.
色素増感太陽電池は、湿式太陽電池あるいはグレッツェル電池等と呼ばれ、シリコン半導体を用いることなくヨウ素溶液に代表される電気化学的なセル構造を持つ点に特徴がある。具体的には、透明な導電性ガラス板(透明導電膜を積層した透明基板)に二酸化チタン粉末等を焼付け、これに色素を吸着させて形成したチタニア層等の多孔質半導体層と導電性ガラス板(導電性基板)からなる対極の間に電解液としてヨウ素溶液等を配置した、簡易な構造を有する。透明な導電性ガラス板の側から色素増感太陽電池セル内に導入される太陽光が色素に吸収されることで電子が発生する。
色素増感太陽電池は、材料が安価であり、作製に大掛かりな設備を必要としないことから、低コストの太陽電池として注目されている。The dye-sensitized solar cell is called a wet solar cell or a Gretzel battery, and is characterized in that it has an electrochemical cell structure typified by an iodine solution without using a silicon semiconductor. Specifically, a porous semiconductor layer such as a titania layer formed by baking a titanium dioxide powder or the like on a transparent conductive glass plate (transparent substrate on which a transparent conductive film is laminated) and adsorbing a pigment thereto, and conductive glass It has a simple structure in which an iodine solution or the like is disposed as an electrolytic solution between counter electrodes made of a plate (conductive substrate). Electrons are generated by the absorption of sunlight into the dye-sensitized solar cell from the transparent conductive glass plate side.
Dye-sensitized solar cells are attracting attention as low-cost solar cells because they are inexpensive and do not require large-scale equipment for production.
色素増感太陽電池は、太陽光の変換効率のさらなる向上が求められており、種々の観点から検討がなされている。
そのうちのひとつとして、電極の導電性の改善による電力取り出し効率の向上を図るために、光入射側に設けられる透明基板上に通常形成される透明導電膜を省略すること等が検討されている。電極の導電性の改善は、太陽電池を大型化する際に特に大きな意義を持つ。Dye-sensitized solar cells are required to further improve the conversion efficiency of sunlight, and have been studied from various viewpoints.
As one of them, in order to improve the power extraction efficiency by improving the conductivity of the electrode, it has been studied to omit the transparent conductive film normally formed on the transparent substrate provided on the light incident side. Improvement of the conductivity of the electrode is particularly significant when the size of the solar cell is increased.
このような技術として、例えば、ガラス基板上に、半導体微粒子層、金属網、電荷移動層および対極をこの順番で含む積層部を有する構造の光電変換素子が開示されている(特許文献1、2参照)。
また、例えば、基材上に、透明導電膜と、透明導電膜よりも抵抗値の低い金属または合金よりなるメッシュ状の導電体を設けることで電極の低抵抗化を図るとともに、さらに、メッシュ状の導電体が酸化することによって生じる抵抗値の増加を防ぐために、メッシュ状の導電体の表面に不働態膜を形成し、さらにはその上に半導体膜等の膜を形成した色素増感太陽電池用電極が開示されている(特許文献3参照)。As such a technique, for example, a photoelectric conversion element having a structure including a laminated portion including a semiconductor fine particle layer, a metal network, a charge transfer layer, and a counter electrode in this order on a glass substrate is disclosed (
In addition, for example, by providing a transparent conductive film and a mesh-shaped conductor made of a metal or alloy having a lower resistance value than the transparent conductive film on the substrate, the resistance of the electrode is reduced, and further, the mesh shape In order to prevent an increase in the resistance value caused by oxidation of the conductor, a dye-sensitized solar cell in which a passive film is formed on the surface of the mesh-like conductor and a film such as a semiconductor film is further formed thereon An electrode is disclosed (see Patent Document 3).
また、例えば、透明基板上にSUSを集電電極として設け、SUSの上にインシュレーターとして汎用されるSiOx膜を、およびSiOx膜の上にITOを、それぞれスパッタリングしたSUS電極を有する色素増感太陽電池が開示されている(非特許文献1参照)。この太陽電池の太陽光の変換効率は4.2%と報告されている。 Also, for example, a dye-sensitized solar cell having SUS as a collector electrode on a transparent substrate, a SiOx film widely used as an insulator on SUS, and an SUS electrode sputtered with ITO on the SiOx film. Is disclosed (see Non-Patent Document 1). The solar cell conversion efficiency of this solar cell is reported to be 4.2%.
なお、対極を導電性透明基板で形成し、対極側から色素増感太陽電池セル内に光を導入する種々の技術が開示されている(例えば特許文献4参照)。 Various techniques have been disclosed in which the counter electrode is formed of a conductive transparent substrate and light is introduced into the dye-sensitized solar cell from the counter electrode side (see, for example, Patent Document 4).
しかしながら、上記した従来技術は、いずれも、電力取り出し効率の一層の向上を図るためにはさらなる改善が必要である。 However, any of the above-described conventional techniques needs further improvement in order to further improve the power extraction efficiency.
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、電力取り出し効率の一層の向上を図ることができる色素増感太陽電池およびその製造方法を提供することを目的とする。 This invention is made | formed in view of said subject, and it aims at providing the dye-sensitized solar cell which can aim at the further improvement of electric power taking-out efficiency, and its manufacturing method.
本発明に係る色素増感太陽電池は、基板と、カソード極となる導電性基板と、該基板と該導電性基板の間に、該基板に近接してまたは接触して配置され色素を吸着した多孔質半導体層と、該多孔質半導体層と接触して配置されアノード極となる導電性金属層を備え、該基板および該導電性基板のうちの少なくともいずれか一方が透明基板であり、電解質が封止されてなる色素増感太陽電池であって、
該導電性金属層が、導電性金属部と、該導電性金属部の少なくとも該多孔質半導体層と接触する側に被覆される被覆部で構成され、
該被覆部が、該導電性金属部の側から前記多孔質半導体層の側に向けて酸化度が高くなる傾斜組成構造を有することを特徴とする。
The dye-sensitized solar cell according to the present invention has a substrate, a conductive substrate serving as a cathode electrode, and is disposed between the substrate and the conductive substrate in the vicinity of or in contact with the substrate to adsorb the dye. A porous semiconductor layer, and a conductive metal layer disposed in contact with the porous semiconductor layer and serving as an anode, wherein at least one of the substrate and the conductive substrate is a transparent substrate, and the electrolyte is A sealed dye-sensitized solar cell,
The conductive metal layer is composed of a conductive metal portion and a covering portion that is coated on at least a side of the conductive metal portion in contact with the porous semiconductor layer,
The coating portion, and having a gradient composition structure oxidation degree increases toward the side of the conductive metal portion on a side of the porous semiconductor layer.
また、本発明に係る色素増感太陽電池は、好ましくは、前記被覆部が、Ti、W、Ni、PtおよびAuからなる群から選ばれる1種または2種以上の耐食性金属材料の酸化物で形成されてなることを特徴とする。 In the dye-sensitized solar cell according to the present invention, preferably, the covering portion is an oxide of one or more types of corrosion-resistant metal materials selected from the group consisting of Ti, W, Ni, Pt and Au. It is formed.
また、本発明に係る色素増感太陽電池は、好ましくは、前記導電性金属層が、前記多孔質半導体層の前記基板が設けられる側とは反対側に配置される集電部であり、該多孔質半導体層に前記電解質が自在に流通するための無数の孔が前記導電性金属部に形成されてなるとともに、外部電極に電気的に接続されてなり、前記基板が透明基板であることを特徴とする。 In the dye-sensitized solar cell according to the present invention, preferably, the conductive metal layer is a current collector disposed on the side of the porous semiconductor layer opposite to the side on which the substrate is provided, Innumerable holes for allowing the electrolyte to freely flow through the porous semiconductor layer are formed in the conductive metal portion and electrically connected to external electrodes, and the substrate is a transparent substrate. Features.
また、本発明に係る色素増感太陽電池は、好ましくは、前記導電性金属層の前記導電性金属部がメッシュ部材であることを特徴とする。 The dye-sensitized solar cell according to the present invention is preferably characterized in that the conductive metal portion of the conductive metal layer is a mesh member.
また、本発明に係る色素増感太陽電池は、好ましくは、前記導電性金属層が、前記基板の表面に設けられる集電部であり、該基板に接する側に前記導電性金属部が設けられおよび該導電性金属部を被覆して前記被覆部が設けられるとともに、前記導電性基板が透明基板であることを特徴とする。 In the dye-sensitized solar cell according to the present invention, preferably, the conductive metal layer is a current collector provided on a surface of the substrate, and the conductive metal portion is provided on a side in contact with the substrate. In addition, the conductive metal portion is covered to provide the covering portion, and the conductive substrate is a transparent substrate.
また、本発明に係る色素増感太陽電池は、上記の色素増感太陽電池の製造方法であって、
予め形成した導電性金属部に被覆部を被覆形成する工程において、O、N、S、P、BおよびCからなる群から選ばれる1種または2種以上の元素を含む化合物を少量導入しながら薄膜技術により導電性金属被覆の原料金属を成膜することにより傾斜組成構造を形成することを特徴とする。Moreover, the dye-sensitized solar cell according to the present invention is a method for producing the above-described dye-sensitized solar cell,
In the step of forming the covering portion on the conductive metal portion formed in advance, while introducing a small amount of a compound containing one or more elements selected from the group consisting of O, N, S, P, B and C A gradient composition structure is formed by depositing a conductive metal-coated raw metal by a thin film technique.
また、本発明に係る色素増感太陽電池は、上記の色素増感太陽電池の製造方法であって、
予め形成した導電性金属部に被覆部を被覆形成する工程において、スパッタ法によりスパッタ層を形成する段階と該スパッタ層の表面に真空蒸着法により蒸着層を形成する段階を含むことにより傾斜組成構造を形成することを特徴とする。Moreover, the dye-sensitized solar cell according to the present invention is a method for producing the above-described dye-sensitized solar cell,
In the step of forming a covering portion on a conductive metal portion that has been formed in advance, a gradient composition structure is provided by including a step of forming a sputter layer by a sputtering method and a step of forming a vapor deposition layer on the surface of the sputter layer by a vacuum vapor deposition method. It is characterized by forming.
また、本発明に係る色素増感太陽電池は、好ましくは、前記真空蒸着法が、アークプラズマ蒸着法または真空アーク蒸着法であることを特徴とする。 In the dye-sensitized solar cell according to the present invention, preferably, the vacuum vapor deposition method is an arc plasma vapor deposition method or a vacuum arc vapor deposition method.
本発明に係る色素増感太陽電池は、多孔質半導体層と接触して配置されアノード極となる導電性金属層が、導電性金属部と、導電性金属部の少なくとも多孔質半導体層と接触する側に被覆される被覆部で構成され、被覆部が、導電性金属部の側から多孔質半導体層の側に向けて酸化度が高くなる傾斜組成構造を有するため、高い電力取り出し効率を得ることができる。
また、本発明に係る色素増感太陽電池の製造方法は、予め形成した導電性金属部に被覆部を被覆形成する工程において、O、N、S、P、BおよびCからなる群から選ばれる1種または2種以上の元素を含む化合物を少量導入しながら薄膜技術により成膜することにより傾斜組成構造を形成するため、本発明に係る色素増感太陽電池を好適に得ることができる。
In the dye-sensitized solar cell according to the present invention, the conductive metal layer disposed in contact with the porous semiconductor layer and serving as the anode electrode is in contact with the conductive metal portion and at least the porous semiconductor layer of the conductive metal portion. It has a gradient composition structure in which the degree of oxidation increases from the conductive metal part side to the porous semiconductor layer side, so that high power extraction efficiency is obtained. Can do.
In addition, the method for producing a dye-sensitized solar cell according to the present invention is selected from the group consisting of O, N, S, P, B, and C in the step of covering the conductive metal portion formed in advance with the covering portion. Since a gradient composition structure is formed by forming a film by thin film technology while introducing a small amount of a compound containing one or two or more elements, the dye-sensitized solar cell according to the present invention can be suitably obtained.
本発明に係る色素増感太陽電池およびその製造方法の好適な実施の形態について、図を参照して、以下に説明する。 Preferred embodiments of a dye-sensitized solar cell and a method for producing the same according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
本発明者らは、前記した従来の色素増感太陽電池の電力取り出し効率が低い原因について種々検討した。
従来技術は、透明導電膜に代えて酸化腐食防止用の保護膜等を被覆した低抵抗な導電性金属にチタニアペーストを塗布し、その後焼結を行う場合に、例えば、熱膨張率(線膨張率、線膨張係数)が16×10−6/℃程度のステンレス材を導電性金属として用いる。このとき、導電性金属と熱膨張率が5×10−6/℃程度のチタニア焼成層との熱膨張の差が大きいために、チタニア焼成時の加熱時や冷却時に熱膨張率の違いにより生じる導電性金属とチタニア焼成層の膨張率差および収縮率の違いから導電性金属とチタニア焼成層の間に生じるせん断力によって、保護膜等に部分的な剥離が生じて保護膜等の効果が損なわれ、光電変換効率が十分に得られないおそれがあることに思い至った。
そして、上記の不具合を改善するために、保護膜等に相当するものについて、導電性金属に近い側を導電性金属の熱膨張率に近い材料で形成するとともにチタニア焼成層に近い側をチタニア焼成層の熱膨張率に近い材料で形成することに想達した。The inventors of the present invention have studied various reasons for the low power extraction efficiency of the above-described conventional dye-sensitized solar cells.
In the prior art, when a titania paste is applied to a low-resistance conductive metal coated with a protective film for preventing oxidative corrosion instead of a transparent conductive film and then sintered, for example, the coefficient of thermal expansion (linear expansion) A stainless material having a rate of about 16 × 10 −6 / ° C. is used as the conductive metal. At this time, since the difference in thermal expansion between the conductive metal and the titania fired layer having a thermal expansion coefficient of about 5 × 10 −6 / ° C. is large, it is caused by the difference in thermal expansion coefficient during heating or cooling during titania firing. The shearing force generated between the conductive metal and the titania fired layer due to the difference in the expansion coefficient and shrinkage between the conductive metal and the titania fired layer results in partial peeling of the protective film and the effect of the protective film is impaired. As a result, it has been thought that photoelectric conversion efficiency may not be sufficiently obtained.
And, in order to improve the above-mentioned problems, the side close to the conductive metal is formed of a material close to the thermal expansion coefficient of the conductive metal and the side close to the titania fired layer is titania fired. It was conceived that the layer is made of a material having a thermal expansion coefficient close to that of the layer.
すなわち、本実施の形態に係る色素増感太陽電池の基本原理は、以下のとおりである。
色素増感太陽電池は、基板と、カソード極となる導電性基板と、基板と導電性基板の間に、基板に近接してまたは接触して配置され色素を吸着した多孔質半導体層と、多孔質半導体層と接触して配置されアノード極となる導電性金属層を備える。基板および導電性基板のうちの少なくともいずれか一方は透明基板であり、色素増感太陽電池には電解質が封止される。
導電性金属層は、導電性金属部と、導電性金属部の少なくとも多孔質半導体層と接触する側に被覆される被覆部で構成される。被覆部は、導電性金属部の側から多孔質半導体層の側に向けて熱膨張率が低くなる傾斜組成構造を有する。
上記の構成により、導電性金属部と多孔質半導体層(チタニア焼成層)の膨張率差および収縮率の違いから導電性金属部とチタニア焼成層の間にせん断力を生じても、被覆部に加えられる応力が緩和され、被覆部にクラックを生じさらには導電性金属部から被覆部が剥離する現象が軽減される。これにより、被覆部の機能が損なわれることなく保持され、高い電力取り出し効率(変換効率)を得ることができる。That is, the basic principle of the dye-sensitized solar cell according to the present embodiment is as follows.
The dye-sensitized solar cell includes a substrate, a conductive substrate serving as a cathode electrode, a porous semiconductor layer that is disposed between or in contact with the substrate, adsorbs the dye, and porous A conductive metal layer disposed in contact with the porous semiconductor layer and serving as an anode electrode. At least one of the substrate and the conductive substrate is a transparent substrate, and an electrolyte is sealed in the dye-sensitized solar cell.
The conductive metal layer includes a conductive metal portion and a covering portion that covers at least a side of the conductive metal portion that contacts the porous semiconductor layer. The covering portion has a gradient composition structure in which the coefficient of thermal expansion decreases from the conductive metal portion side toward the porous semiconductor layer side.
With the above configuration, even if shear force is generated between the conductive metal part and the titania fired layer due to the difference in expansion coefficient and shrinkage rate between the conductive metal part and the porous semiconductor layer (titania fired layer), The applied stress is alleviated, cracks are generated in the covering portion, and the phenomenon that the covering portion is peeled off from the conductive metal portion is reduced. Thereby, the function of the covering portion is maintained without being impaired, and high power extraction efficiency (conversion efficiency) can be obtained.
まず、本実施の形態の第一の例に係る色素増感太陽電池について、図1の模式図を参照して説明する。
本実施の形態の第一の例に係る色素増感太陽電池10は、基板12と、基板12上(図1では下方向。以下同じ。)に配置される色素を吸着した多孔質半導体層14と、多孔質半導体層14の透明基板12とは反対側の表面に配置される導電性金属層16と、基板12と対向して設けられる導電性基板18を備える。
導電性金属層16と導電性基板18の間には内部スペーサ21(支持体)が設けられる。スペーサ20で密閉される色素増感太陽電池10の空間に電解質(電解液)22が充填される。
基板12は、透明基板であり、基板12の側から入射光が色素増感太陽電池10のセル内に導入される。
多孔質半導体層14は、図1に示すように基板12と接触して配置されてもよく、また基板12と近接して配置されてもよい。
導電性金属層16は、外部電極26に電気的に接続される。なお、外部電極26は、基板12とは独立して適宜の位置に設けてもよい。
導電性基板18は、基板28と、基板28上に形成される透明導電膜30と、透明導電膜30上に形成される触媒膜(触媒層)32で構成される。ただし、これに限らず、通常採用される適宜の構成としてもよい。
内部スペーサ21は、導電性金属層16および導電性基板18の間の電気的絶縁をより確実に行うために設けるものである。内部スペーサ21は、例えばジルコニア材料で形成した直径が20μm程度の球状物や電解液に対し不溶性の樹脂製あるいはガラス製の不織布等を用いることができる。ただし、スペーサ20により導電性金属層16および導電性基板18を確実に離間配置させて絶縁する限り、内部スペーサ21は必ずしも設ける必要はない。First, the dye-sensitized solar cell which concerns on the 1st example of this Embodiment is demonstrated with reference to the schematic diagram of FIG.
The dye-sensitized
An internal spacer 21 (support) is provided between the
The
As shown in FIG. 1, the
The
The
The
基板12および基板28は、例えば、ガラス板であってもよくあるいはプラスチック板であってもよい。プラスチック板を用いる場合、例えば、PET,PEN、ポリイミド、硬化アクリル樹脂、硬化エポキシ樹脂、硬化シリコーン樹脂、各種エンジニアリングプラスチックス、メタセシス重合で得られる環状ポリマ等が挙げられる。
透明導電膜30は、例えば、ITO(スズをドープしたインジウム膜)であってもよく、またFTO(フッ素をドープした酸化スズ膜)であってもよく、あるいはまたSnO2膜であってもよい。
触媒膜32は、白金膜や良導電性炭素等を用いることができる。The
The transparent
As the
多孔質半導体層14は、300℃以上の温度で焼成されたものであり、より好ましくは450℃以上の温度で焼成されたものである。一方、焼成温度の上限は特にないが、多孔質半導体層14の材料の融点よりは十分に低い温度とし、より好ましくは550℃以下の温度とする。
多孔質半導体層14は、その厚みを特に限定するものではないが、好ましくは、14μm以上の厚みとする。The
The thickness of the
多孔質半導体層14に吸着させる色素は、多孔質半導体層14を形成する半導体材料に吸着させる色素であり、400nm〜1000nmの波長に吸収を持つものである。このような色素として、例えば、COOH基を有する、ルテニウム色素、フタロシアニン色素などの金属錯体、シアニン色素などの有機色素を挙げることができる。多孔質半導体層14には光吸収領域が異なる色素が複数混合されて吸着されてもよいし、異なる色素が層状に複数吸着されてもよい。
The dye adsorbed on the
電解質22は、ヨウ素、リチウムイオン、イオン液体、t-ブチルピリジン等を含むものであり、例えばヨウ素の場合、ヨウ化物イオンおよびヨウ素の組み合わせからなる酸化還元体を用いることができる。酸化還元体は、これを溶解可能な適宜の溶媒を含む。
The
導電性金属層16は、多孔質半導体層14の基板12が設けられる側とは反対側に配置される集電部である。導電性金属層16は、図2に示すように、導電性金属部17と、導電性金属部17に被覆される被覆部19で構成される。被覆部19は内層19aと外層19bで構成される。導電性金属層16は、多孔質半導体層14に電解質22が自在に流通するための無数の孔24が導電性金属部17に形成されている。
図2に示す導電性金属部17はメッシュ部材である。被覆部19は、後述する成膜法によって導電性金属部17の全面を被覆しているが、これに限らず、導電性金属部17の耐食性強化をさほど要しない場合等には、必要に応じて導電性金属部17の少なくとも多孔質半導体層14と接触する側を被覆すればよい。このことは、以下に説明する他の実施の形態においても同様である。
被覆部19は、導電性金属部17の側から多孔質半導体層14の側に向けて酸化度が高くなる傾斜組成構造を有する。この傾斜組成構造は、組成が連続的に変化するものであってもよく、また、組成が段階的(階段的)に変化するものであってもよい。すなわち、被覆部19は、単層構造として、成膜時に内側から外側に向けて徐々に酸化度を変化させたものであってもよい。また、2以上の酸化度が異なる材料を用い、導電性金属部17の側の内層を酸化度が小さい材料で形成するとともに多孔質半導体層14の側の外層を酸化度が大きい材料で形成した、異種材料層からなる多層構造であってもよい。
図2の被覆部19の場合、内層19aに比べて外層19bの酸化度が高い。
導電性金属部17の厚みは、特に限定するものではなく例えば数十nm〜数十μm程度とすることができるが、低い電気抵抗(抵抗)を得る観点からは、数μm〜十μm程度であることが適当であり、かつ十分である。
被覆部19の厚みは、特に限定するものではなく例えば数百nm程度とすることができるが、少なくとも20nm以上であると、導電性金属層16から電解質22への逆電子移動を防止し、かつ導電性金属部17との熱膨張係数との違いを緩和できる点で、より好ましい。The
The
The covering
In the case of the covering
The thickness of the
The thickness of the covering
導電性金属部17は、適度の導電性を有するものである限り、適宜の金属を選定して用いることができ、例えば、Ti、Pt、Au、Ag等の金属、その合金類および金属酸化物等の金属化合物や、ステンレス、鉄、銅、アルミ、スズ等を用いることができる。これらのうち、材料の低コスト化およびより高い導電性を得る観点からは、ステンレスを用いることがより好ましい。
被覆部19は、耐食性金属を用いることが好ましく、Ti、W、Ni、PtおよびAuからなる群から選ばれる1種または2種以上の耐食性金属材料の酸化物であることがより好ましい。As long as the
The covering
図2の導電性金属層16に代えて、図3に示すような導電性金属部17aを有する導電性金属層16aを用いてもよい。
導電性金属層16aは、例えば予め孔あけ加工したシート状の導電性金属部17aを用い、この導電性金属部17aに被覆部19を被覆したものである。この場合、所望の寸法、形状および配列の孔を形成することができる。Instead of the
The conductive metal layer 16a is, for example, a sheet-like conductive metal portion 17a that has been punched in advance, and the conductive metal portion 17a is covered with a covering
上記のように構成される本実施の形態の第一の例に係る色素増感太陽電池10は、被覆部19が導電性金属部17、17aの側から多孔質半導体層14の側に向けて酸化度が高くなる傾斜組成構造を有することにより、導電性金属部17の側から多孔質半導体層14の側に向けて熱膨張率が低くなる傾斜組成構造を有する。すなわち、被覆部19の内層19aは導電性金属部17に近い高い熱膨張率を有し、被覆部19の外層19bは多孔質半導体層14に近い低い熱膨張率を有する。
なお、導電性金属部17の側から多孔質半導体層14の側に向けて熱膨張率が低くなる被覆部19の傾斜組成構造は、例えば2以上の熱膨張率が異なる材料を用い、導電性金属部17の側を熱膨張率が大きい材料で形成するとともに多孔質半導体層14の側を熱膨張率が小さい材料で形成することによっても得ることができる。
これにより、色素増感太陽電池10は、製造時の過酷な温度変化によって被覆部にクラックを生じさらには導電性金属部から被覆部が剥離する現象や導電性金属被服部と多孔質半導体層が分離する現象が軽減されることで、被覆部の機能が損なわれることなく保持されるとともに多孔質半導体層と導電性金属層の良好な密着性が保持され、高い電力取り出し効率を得ることができる。
また、通常、基板12上に配置したチタニアペーストを焼成して多孔質半導体層14を形成するプロセスを採用するため、例えば450℃を超える高温に耐えるために基板12としてガラス基板を用いる必要がある。これに対して、色素増感太陽電池10は、多孔質半導体層14を載置した導電性金属層16、16aをセル組み立て時に基板12と接合することができ、これにより、基板12として、フレキシブルなプラスチック材料を用いることができる。
また、色素増感太陽電池10は、導電性金属層16を介して多孔質半導体層14内を電子が容易に移動し、さらにまた、導電性金属層16と電解質22の界面での逆電子移動が起こりにくい。
また、色素増感太陽電池10は、透明導電膜付きのガラス基板を用いないため、安価な基板12を用いることができる。
また、色素増感太陽電池10は、被覆部の材料を適宜選択し、あるいは成膜条件を調整することにより、被覆部と多孔質半導体層とのより良好な密着性を得ることができる。
また、色素増感太陽電池10は、導電性金属層16にチタニアペーストを塗布、焼成して得られる多孔質半導体層14付き導電性金属層16を、例えばTi箔からなる導電性基板18とプラスチックシートからなる基板12で挟んで製造することができるため、いわゆるロール・ツー・ロール方式を採用して安価に大量生産することが可能である。In the dye-sensitized
In addition, the gradient composition structure of the covering
As a result, the dye-sensitized
In addition, since a process of forming a
In the dye-sensitized
Moreover, since the dye-sensitized
Moreover, the dye-sensitized
Further, the dye-sensitized
つぎに、本実施の形態の第二の例に係る色素増感太陽電池について、図4の模式図を参照して説明する。
本実施の形態の第二の例に係る色素増感太陽電池10aは、おおよその構成は色素増感太陽電池10と同様であるため、重複する構成要素についての説明は省略する。また、作用効果についても以下に格別に言及するもの以外は色素増感太陽電池10と同様であるため、重複する作用効果の説明は省略する。Next, a dye-sensitized solar cell according to a second example of the present embodiment will be described with reference to the schematic diagram of FIG.
Since the approximate configuration of the dye-sensitized
色素増感太陽電池10aは、太陽電池セル組み立てに先立ち基板12aと導電性金属層(以下、参照番号23で示す。)を一体的に設けて構成部材点数を減らすことができるように、対極である導電性基板18の側から入射光をセル内へ導入する点が、色素増感太陽電池10と大きく異なる。
上記の構造を実現するために、導電性基板18として透明基板が用いられる。なお、基板12aは、透明基板であってもよく、また、不透明基板であってもよい。導電性金属層23は、基板12aの表面に設けられる集電部であり、基板12aに接する側にシート状の導電性金属部23aが設けられ、さらに導電性金属部23aを被覆してシート状の被覆部23bが設けられる。
導電性金属層23に一定の剛性がある限り、基板12aを省略することも可能である。また、基板12aの存在を前提として、導電性金属部23aとしてメッシュ部材を用いることを排除するものではない。The dye-sensitized
In order to realize the above structure, a transparent substrate is used as the
As long as the
つぎに、上記本実施の形態の各例の色素増感太陽電池を好適に製造することができる、本実施の形態の色素増感太陽電池の製造方法について、図5および図6の模式図を参照して説明する。 Next, with respect to the method for producing the dye-sensitized solar cell of the present embodiment, in which the dye-sensitized solar cell of each example of the present embodiment can be suitably produced, the schematic diagrams of FIGS. 5 and 6 are used. The description will be given with reference.
色素増感太陽電池10を例にとって、製造方法を説明する。
導電性金属層の導電性金属部17は、図2のメッシュ部材(金網)を用いる。なお、導電性金属層として図3の孔あきシート状の導電性金属層を用いる場合も、以下の工程に変わりはない。説明の都合上、導電性金属層の作製工程については後述するものとし、作製した導電性金属層を用いて色素増感太陽電池セルを作製する工程について、先に説明する。この工程は、従来の色素増感太陽電池セルを作製する工程と変わりない。A manufacturing method will be described by taking the dye-sensitized
The
図5に示すように、作製した導電性金属層16の上に例えばチタニアペーストを塗布し、例えば450℃の温度で焼成して、導電性金属層16上に多孔質半導体層14を形成する。
ついで、色素溶液に多孔質半導体層14付き導電性金属層16を例えば48時間含浸して、多孔質半導体層14に色素を付着させる。As shown in FIG. 5, for example, titania paste is applied on the produced
Next, the
ついで、図6に示すように、別途作製した、透明導電膜および触媒膜付きの基板からなる導電性基板18と、同じく別途作製した基板12とで色素を付着した多孔質半導体層14付き導電性金属層16を挟み込むようにして、図示しないスペーサを用いてセルを組み立て、電解液をセル内に注入して色素増感太陽電池セルを作製する。なお、この場合、電解液を含浸した多孔質プラスチックシートを、色素を付着した多孔質半導体層14付き導電性金属層16と導電性基板18の間に配置する構成とすると、セル完成後に電解液をセル内に注入する工程が省略され、前記したロール・ツー・ロール方式を採用するうえで好適である。
なお、色素増感太陽電池10aを作製する場合は、図7に示すように、基板12上に薄膜技術によってシート状の導電性金属層16を形成して導電性金属層16付きの基板12を作製し、ついで、導電性金属層16付きの基板12上に例えばチタニアペーストを塗布し、例えば450℃の温度で焼成して、導電性金属層16上に多孔質半導体層14を形成する点以外は、上記の製造方法と同様である。ここで、図7では、図示の便宜上、導電性金属層16と基板12を分離して表示しているが、実際には導電性金属層16が基板12に密着して形成されることは上記したとおりである。Next, as shown in FIG. 6, the
In addition, when producing the dye-sensitized
つぎに、導電性金属層の作製方法について説明する。 Next, a method for producing a conductive metal layer will be described.
色素増感太陽電池10の場合、メッシュ部材等の導電性金属部にO、N、S、P、BおよびCからなる群から選ばれる1種または2種以上の元素を含む化合物を少量導入しながら薄膜技術により被覆部の原料金属を成膜することにより、酸化度、言い換えれば熱膨張率の傾斜組成構造を有する被覆部を導電性金属部上に形成する。導入する元素は、OまたはNであると、より好ましい。
一方、色素増感太陽電池10aの場合、基板上に導電性金属部であるシート状の導電膜を成膜し、ついで、上記の方法と同様にして、導電膜上にシート状の被覆部を形成する。
また、先に説明したように、2以上の熱膨張率が異なる材料を用いて傾斜組成構造を形成してもよく、さらにまた、同一材料を用いて異なる成膜方法で二段階以上の成膜を行うことで、2以上の熱膨張率が異なる層を形成してもよい。
例えばTiを原料金属として成膜する場合、多孔質半導体層14の側の被覆部部分を高い酸化度のTiO2に近い組織とすることで、多孔質半導体層14の熱膨張率5×10−6/℃に近い熱膨張率とし、一方、導電性金属部17の側の被覆部部分を低い酸化度のTiに近い組織とすることで、8.4×10−6/℃に近い熱膨張率とすることができる。
なお、必要に応じて熱膨張率および酸化度の値を測定するには、適宜の方法を用いることができる。
酸化度については、例えばオージェ電子分光法 (走査型オージェ電子分光分析装置ULVAC PHI-700)を使用し、標準物質である金属および酸素のピーク強度と、サンプルのピーク強度の比から酸化度を算出することができる。
熱膨張率については、例えば酸化度の測定により求められた酸化度に対応する熱膨張率を、金属便覧第5版(丸善)等に記載されている値から算出することができる。In the case of the dye-sensitized
On the other hand, in the case of the dye-sensitized
In addition, as described above, the gradient composition structure may be formed using materials having two or more different thermal expansion coefficients, and moreover, two or more stages of film formation using the same material and different film formation methods. By performing the step, two or more layers having different coefficients of thermal expansion may be formed.
For example, when forming a film using Ti as a raw metal, the thermal expansion coefficient of the
In addition, in order to measure the value of a thermal expansion coefficient and an oxidation degree as needed, an appropriate method can be used.
Regarding the degree of oxidation, for example, using Auger electron spectroscopy (scanning type Auger electron spectrometer ULVAC PHI-700), the degree of oxidation is calculated from the ratio of the peak intensity of the standard metals and oxygen to the peak intensity of the sample. can do.
Regarding the coefficient of thermal expansion, for example, the coefficient of thermal expansion corresponding to the degree of oxidation obtained by measuring the degree of oxidation can be calculated from the values described in the Metal Handbook 5th edition (Maruzen).
被覆部を形成する際の薄膜技術は、特に限定するものではないが、好ましくは、スパッタ法または真空蒸着法を用いる。
このとき、これらのうちのいずれか一方の方法のみを用いて、傾斜組成構造を有する被覆部を形成することができる。好ましくは、スパッタ法により導電性金属部の表面にスパッタ層を形成する段階とスパッタ層の表面に真空蒸着法により蒸着層を形成する段階を含む。
スパッタ法により形成される被覆部の内層の微粒子金属の集合体に比べて真空蒸着法により形成される外層の微粒子金属の集合体は、微粒子金属のサイズが小さい。このことも一因となって、大きな組成変化をもった傾斜組成構造が好適に形成されるものと考えられる。また、蒸着層は、その後の焼成時に膜厚が大きく増加しており、このことは、焼成時に蒸着層内の酸化が十分に進行していること、および焼成時に蒸着層にクラックが入ることを軽減することに寄与していることを示すものと考えられる。
真空蒸着法は、アークプラズマ蒸着法(プラズマアークデポジション法)または真空アーク蒸着法であると、平坦性に優れ、また、より緻密な被覆部を得ることができて、より好ましい。The thin film technique for forming the covering portion is not particularly limited, but preferably a sputtering method or a vacuum evaporation method is used.
At this time, the covering portion having the gradient composition structure can be formed using only one of these methods. Preferably, the method includes a step of forming a sputter layer on the surface of the conductive metal portion by a sputtering method and a step of forming a vapor deposition layer on the surface of the sputter layer by a vacuum vapor deposition method.
The aggregate of fine metal particles in the outer layer formed by the vacuum deposition method is smaller in size than the fine metal particles in the inner layer of the covering portion formed by the sputtering method. This also contributes to the favorable formation of a gradient composition structure having a large composition change. In addition, the film thickness of the vapor deposition layer is greatly increased during the subsequent firing, which means that the oxidation in the vapor deposition layer has sufficiently progressed during firing and that the vapor deposition layer cracks during firing. This is considered to indicate that it contributes to mitigation.
It is more preferable that the vacuum vapor deposition method is an arc plasma vapor deposition method (plasma arc deposition method) or a vacuum arc vapor deposition method because the flatness is excellent and a denser coating portion can be obtained.
図8に、450℃で30分焼成した後の被覆部となる層のSEM表面観察結果を示す。図8中、(a)は従来技術の塗布法により、(b)は本実施の形態のスパッタ法により、(c)は本実施の形態のアークプラズマ蒸着法により、それぞれ成膜したものである。なお、平坦性の一例として、(a)塗布法で成膜したものの表面粗さRaが5.28nm、(b)本実施の形態のスパッタ法で成膜したものの表面粗さRaが1.96nm、(c)本実施の形態のアークプラズマ蒸着法で成膜したものの表面粗さRaが0.55nmという結果が得られた。
また、図示等を省略するが、SEM観察によれば、被覆部で被覆しないステンレスメッシュに多孔質半導体層を形成したものは、ステンレスメッシュに明瞭なクラックが生じ、塗布法で形成した被覆部で被覆したステンレスメッシュに多孔質半導体層を形成したものは、被覆部あるいはステンレスメッシュにクラックが観察されるとともに多孔質半導体層のムラが観察され、本実施の形態のスパッタ法およびアークプラズマ蒸着法で積層形成した被覆部で被覆したステンレスメッシュに多孔質半導体層を形成したものは、クラックが見られず、多孔質半導体層が均一にステンレスメッシュ上に形成されることが観察された。
また、データを省略するが、接触角を測定したところ、塗布法で形成した被覆部で被覆したステンレスメッシュに比べて本実施の形態のスパッタ法およびアークプラズマ蒸着法で積層形成した被覆部で被覆したステンレスメッシュは大きな値が得られた。In FIG. 8, the SEM surface observation result of the layer used as the coating part after baking for 30 minutes at 450 degreeC is shown. In FIG. 8, (a) shows a film formed by a conventional coating method, (b) shows a film formed by a sputtering method of this embodiment, and (c) shows a film formed by an arc plasma vapor deposition method of this embodiment. . As an example of flatness, (a) the surface roughness Ra of the film formed by the coating method is 5.28 nm, and (b) the surface roughness Ra of the film formed by the sputtering method of the present embodiment is 1.96 nm. (C) The surface roughness Ra of the film formed by the arc plasma deposition method of the present embodiment was 0.55 nm.
Moreover, although illustration is omitted, according to SEM observation, when a porous semiconductor layer is formed on a stainless steel mesh that is not covered with a coating part, a clear crack occurs in the stainless steel mesh, and the coating part formed by a coating method is used. In the case where a porous semiconductor layer is formed on a coated stainless steel mesh, cracks are observed in the coated portion or the stainless steel mesh and unevenness of the porous semiconductor layer is observed. In the case where the porous semiconductor layer was formed on the stainless mesh coated with the laminated coating portion, no crack was observed, and it was observed that the porous semiconductor layer was uniformly formed on the stainless mesh.
Although the data is omitted, the contact angle was measured, and compared with the stainless steel mesh coated with the coating formed by the coating method, it was coated with the coating formed by the sputtering method and the arc plasma deposition method of this embodiment. Large values were obtained for the stainless steel mesh.
実施例および比較例を挙げて、本発明をさらに説明する。なお、本発明は、以下に説明する実施例に限定されるものではない。 The present invention will be further described with reference to examples and comparative examples. In addition, this invention is not limited to the Example demonstrated below.
(使用したステンレスメッシュ)
NBC社製ステンレスメッシュ#500(線径0.025mm、目開き(開き目、空間目)0.026mm、空間率25.8%、厚み55μm、材質SUS316)を使用した。(Stainless steel mesh used)
Stainless steel mesh # 500 (wire diameter: 0.025 mm, opening (opening, opening): 0.026 mm, space ratio: 25.8%, thickness: 55 μm, material: SUS316) was used.
(実施例1)
40mm×50mmのステンレスメッシュの両面に、原料金属としてTiを用い、スパッタ法により、出力250Wで50分間処理して膜厚200nmのスパッタ膜を形成した。このとき、チャンバー内圧2.0×10−4Paの成膜装置に酸素ガスを少量導入、流通させて、チャンバー内圧を4.0×10−4Paに保持した。
成膜したステンレスメッシュを20mm×25mmにカットした後、Solaronix SA社製スクリーンプリント用TiO2ペースト(Ti-Nanoxide D/SP)をメタルマスク(20mm×5mm)を用い、スキージ法で塗布した。その後、電気炉で450℃の温度で30分間焼成した。冷却後、色素(N719)溶液へ48時間浸漬し、ついで、アセトニトリルとt−ブチルアルコールの混合溶液(1:1(v/V))で十分にリンスした後、25mm×5mmにカットして、色素の付着した多孔質半導体層が載置された導電性金属層を得た。
一方、15mm×10mmにカットした日本板硝子社製ポリエチレン多孔質フィルム(膜厚40μm、空間率80%)に有機溶媒系電解液(LiI 500mM, I2 50mM, t-Bupy 580mM,MeEtImN(CN)2 600mM, in Acetonitorile)を浸漬させて多孔質フィルムを作製するとともに、白金スパッタTi対極(白金スパッタの出力200W/50min、Ti板厚み3mm)を作製した。
導電性金属層の多孔質半導体層が載置された側とは反対側に多孔質フィルムおよび白金スパッタ対極をこの順に重ね、26mm×10mmにカットしたMATSHNAMI社製マイクロスライドガラス(S1127,
厚み1.2mm)2枚で両側から挟みこんだ状態で、エポキシ樹脂で封止して太陽電池セルを得た。
得られた太陽電池セルの性能評価は、分光計器社製ソーラーシュミレーター(色素増感型分光感度測定装置KHP-1型)を用いて行った。
性能評価の結果を表1に示す。表1中、効率は変換効率を、FFはフィルファクターを、VOCは光開放電圧を、JSCは光短絡電流密度を、それぞれ示す。なお、以下の他の実施例および比較例の性能評価の結果も同様に表1に示す。Example 1
A sputtering film having a thickness of 200 nm was formed on both surfaces of a 40 mm × 50 mm stainless steel mesh by using Ti as a raw material metal and processing by sputtering at an output of 250 W for 50 minutes. At this time, a small amount of oxygen gas was introduced and circulated through the film forming apparatus having a chamber internal pressure of 2.0 × 10 −4 Pa, and the chamber internal pressure was maintained at 4.0 × 10 −4 Pa.
After the formed stainless steel mesh was cut into 20 mm × 25 mm, a TiO 2 paste for screen printing (Ti-Nanoxide D / SP) manufactured by Solaronix SA was applied by a squeegee method using a metal mask (20 mm × 5 mm). Then, it baked for 30 minutes at the temperature of 450 degreeC with the electric furnace. After cooling, it was immersed in a dye (N719) solution for 48 hours, then rinsed thoroughly with a mixed solution of acetonitrile and t-butyl alcohol (1: 1 (v / V)), then cut to 25 mm × 5 mm, A conductive metal layer on which a porous semiconductor layer having a dye attached was placed was obtained.
On the other hand, a polyethylene porous film manufactured by Nippon Sheet Glass Co., Ltd. (film thickness 40 μm, space ratio 80%) cut into 15 mm × 10 mm is coated with an organic solvent electrolyte (LiI 500 mM, I 2 50 mM, t-Bupy 580 mM, MeEtImN (CN) 2 A porous film was produced by immersing 600 mM in Acetonitorile), and a platinum sputtered Ti counter electrode (platinum sputter output 200 W / 50 min, Ti plate thickness 3 mm) was produced.
On the opposite side of the conductive metal layer from the side on which the porous semiconductor layer is placed, a porous film and a platinum sputter counter electrode are stacked in this order, and are cut into 26 mm × 10 mm micro slide glass manufactured by MASHNAMI (S1127,
A solar cell was obtained by sealing with epoxy resin in a state of being sandwiched from two sides with a thickness of 1.2 mm.
The performance evaluation of the obtained solar battery cell was performed using a solar simulator (dye-sensitized spectral sensitivity measuring device KHP-1 type) manufactured by Spectrometer Co., Ltd.
The performance evaluation results are shown in Table 1. In Table 1, efficiency indicates conversion efficiency, FF indicates fill factor, V OC indicates optical open circuit voltage, and JSC indicates optical short circuit current density. The results of performance evaluation of other examples and comparative examples below are also shown in Table 1.
(実施例2)
スパッタ膜に代えてアークプラズマ蒸着法により形成したアークプラズマ膜でステンレスメッシュを被覆したほかは、実施例1と同様の方法で太陽電池セルを作製し、性能評価を行った。
アークプラズマ蒸着法は、酸素ガスを成膜装置のチャンバーに少量導入し、チャンバー内圧を4.0×10−4Paに保持しながら、2000ショットで膜厚100mmのアークプラズマ膜を成膜した。(Example 2)
A solar cell was produced in the same manner as in Example 1 except that the stainless steel mesh was covered with an arc plasma film formed by an arc plasma deposition method instead of the sputtered film, and performance evaluation was performed.
In the arc plasma deposition method, a small amount of oxygen gas was introduced into the chamber of the film forming apparatus, and an arc plasma film having a film thickness of 100 mm was formed with 2000 shots while maintaining the chamber internal pressure at 4.0 × 10 −4 Pa.
(実施例3)
実施例1,2の条件でステンレスメッシュをスパッタ膜で被覆し、さらにアークプラズマ膜で被覆したほかは、実施例1と同様の方法で太陽電池セルを作製し、性能評価を行った。(Example 3)
Except for coating the stainless steel mesh with the sputtered film under the conditions of Examples 1 and 2 and further with the arc plasma film, solar cells were produced in the same manner as in Example 1 and performance evaluation was performed.
(実施例4)
ステンレスメッシュに代えて、穴径75μm、穴間ピッチ150μmの穴をNCドリルで開けた膜厚20μmの多孔Ti箔を使用し、アークプラズマ蒸着法により形成したアークプラズマ膜で多孔Ti箔を被覆したほかは、実施例1と同様の方法で太陽電池セルを作製し、性能評価を行った。Example 4
Instead of the stainless steel mesh, a porous Ti foil having a hole diameter of 75 μm and a hole thickness of 150 μm was drilled with an NC drill and having a thickness of 20 μm was coated with an arc plasma film formed by an arc plasma deposition method. Other than that, solar cells were produced in the same manner as in Example 1, and performance evaluation was performed.
(実施例5)
40mm×50mmのステンレスメッシュの両面に、原料金属としてWを用い、スパッタ法により、出力200Wで60分間処理して膜厚300nmのスパッタ膜を形成した。このとき、チャンバー内圧2.5×10−4Paの成膜装置に酸素ガスを少量導入、流通させて、チャンバー内圧を4.0×10−4Paに保持した。
成膜したステンレスメッシュを20mm×25mmにカットした後、Solaronix SA社製スクリーンプリント用TiO2ペースト(Ti-Nanoxide D/SP)をメタルマスク(20mm×5mm)を用い、スキージ法で塗布した。その後、電気炉で450℃の温度で60分間焼成した。冷却後、色素(ブラックダイ)溶液へ24時間浸漬し、ついで、アセトニトリルとt−ブチルアルコールの混合溶液(1:0.9(v/V))で十分にリンスした後、25mm×5mmにカットして、色素の付着した多孔質半導体層が載置された導電性金属層を得た。
一方、15mm×10mmにカットした日本板硝子社製ポリエチレン多孔質フィルム(膜厚40μm、空間率80%)に有機溶媒系電解液(LiI 500mM, I2 50mM, t-Bupy 580mM,MeEtImN(CN)2 600mM, in Acetonitorile)を浸漬させて多孔質フィルムを作製するとともに、白金スパッタTi対極(白金スパッタの出力250W/50min、Ti板厚み4mm)を作製した。
導電性金属層の多孔質半導体層が載置された側とは反対側に多孔質フィルムおよび白金スパッタ対極をこの順に重ね、26mm×10mmにカットしたMATSHNAMI社製マイクロスライドガラス(S1127, 厚み1.2mm)2枚で両側から挟みこんだ状態で、エポキシ樹脂で封止して太陽電池セルを得た。
得られた太陽電池セルの性能評価は、実施例1と同様の方法で行った。(Example 5)
A sputtered film having a film thickness of 300 nm was formed on both surfaces of a 40 mm × 50 mm stainless steel mesh by using W as a raw material metal and by sputtering at an output of 200 W for 60 minutes. At this time, a small amount of oxygen gas was introduced and circulated through the film forming apparatus having a chamber internal pressure of 2.5 × 10 −4 Pa to maintain the chamber internal pressure at 4.0 × 10 −4 Pa.
After the formed stainless steel mesh was cut into 20 mm × 25 mm, a
On the other hand, an organic solvent electrolyte (LiI 500mM, I2 50mM, t-Bupy 580mM, MeEtImN (CN) 2 600mM) on a polyethylene porous film (film thickness 40μm, porosity 80%) manufactured by Nippon Sheet Glass Co., Ltd. cut to 15mm x 10mm , in Acetonitorile) to prepare a porous film, and a platinum sputtered Ti counter electrode (platinum sputter output 250 W / 50 min, Ti plate thickness 4 mm).
A microslide glass (S1127, thickness: 1.1) made of MATSNAMI, which was cut into a size of 26 mm × 10 mm, in which a porous film and a platinum sputter counter electrode were stacked in this order on the side opposite to the side on which the porous semiconductor layer of the conductive metal layer was placed. 2 mm) In a state of being sandwiched by two sheets from both sides, it was sealed with an epoxy resin to obtain a solar battery cell.
The performance evaluation of the obtained solar battery cell was performed in the same manner as in Example 1.
(比較例1)
成膜を行わないステンレスメッシュを用いたほかは、実施例1と同様の方法で太陽電池セルを作製し、性能評価を行った。(Comparative Example 1)
Except using the stainless steel mesh which does not form into a film, the solar cell was produced by the method similar to Example 1, and performance evaluation was performed.
(比較例2)
ステンレスメッシュに塗布法により膜厚200nmのTiO2膜を被覆したほかは、実施例1と同様の方法で太陽電池セルを作製し、性能評価を行った。(Comparative Example 2)
A solar battery cell was produced by the same method as in Example 1 except that a stainless steel mesh was coated with a TiO 2 film having a thickness of 200 nm by a coating method, and performance evaluation was performed.
(比較例3)
成膜を行わない多孔Ti箔をそのまま用いたほかは、実施例4と同様の方法で太陽電池セルを作製し、性能評価を行った。(Comparative Example 3)
A solar battery cell was produced in the same manner as in Example 4 except that the porous Ti foil without film formation was used as it was, and performance evaluation was performed.
10 色素増感太陽電池
12、28 基板
14 多孔質半導体層
16、16a、23 導電性金属層
17、17a、23a 導電性金属部
18 導電性基板
19、23b 被覆部
19a 内層
19b 外層
21 内部スペーサ
20 スペーサ
22 電解質
23a 導電性金属部
26 外部電極
30 透明導電膜
32 触媒膜
10 Dye-sensitized
Claims (8)
該導電性金属層が、導電性金属部と、該導電性金属部の少なくとも該多孔質半導体層と接触する側に被覆される被覆部で構成され、
該被覆部が、該導電性金属部の側から前記多孔質半導体層の側に向けて酸化度が高くなる傾斜組成構造を有することを特徴とする色素増感太陽電池。 A substrate, a conductive substrate to be a cathode, a porous semiconductor layer that is disposed between the substrate and the conductive substrate in the vicinity of or in contact with the substrate, and adsorbs a dye; and the porous semiconductor layer A dye-sensitized solar cell comprising a conductive metal layer disposed in contact with the anode and serving as an anode, wherein at least one of the substrate and the conductive substrate is a transparent substrate, and an electrolyte is sealed There,
The conductive metal layer is composed of a conductive metal portion and a covering portion that is coated on at least a side of the conductive metal portion in contact with the porous semiconductor layer,
The coating unit, the dye-sensitized solar cell characterized by having a graded composition structure in which the degree of oxidation increases toward the side of the conductive metal portion on a side of the porous semiconductor layer.
予め形成した導電性金属部に被覆部を被覆形成する工程において、O、N、S、P、BおよびCからなる群から選ばれる1種または2種以上の元素を含む化合物を少量導入しながら薄膜技術により導電性金属被覆の原料金属を成膜することにより傾斜組成構造を形成することを特徴とする色素増感陽電池の製造方法。 It is a manufacturing method of the dye-sensitized solar cell of any one of Claims 1-5,
In the step of forming the covering portion on the conductive metal portion formed in advance, while introducing a small amount of a compound containing one or more elements selected from the group consisting of O, N, S, P, B and C A method for producing a dye-sensitized positive cell, wherein a gradient composition structure is formed by forming a conductive metal-coated raw metal film by a thin film technique .
予め形成した導電性金属部に被覆部を被覆形成する工程において、スパッタ法によりスパッタ層を形成する段階と該スパッタ層の表面に真空蒸着法により蒸着層を形成する段階を含むことにより傾斜組成構造を形成することを特徴とする色素増感太陽電池の製造方法。 It is a manufacturing method of the dye-sensitized solar cell of any one of Claims 1-5,
In the step of forming a covering portion on a conductive metal portion that has been formed in advance, a gradient composition structure is provided by including a step of forming a sputter layer by a sputtering method and a step of forming a vapor deposition layer on the surface of the sputter layer by a vacuum vapor deposition method. A process for producing a dye-sensitized solar cell, characterized in that
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